PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT SODIUM ALGINAT- KARAGINAN DARI RUMPUT LAUT COKLAT (Sargassum sp.) DAN RUMPUT LAUT MERAH (Eucheuma cottoni) SEBAGAI MATERIAL
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT SODIUM ALGINAT- KARAGINAN DARI RUMPUT LAUT COKLAT (Sargassum sp.) DAN RUMPUT LAUT MERAH (Eucheuma cottoni) SEBAGAI MATERIAL DRUG RELEASE SKRIPSI
M. YUNUS ANIS DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2016
i
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT SODIUM ALGINAT- KARAGINAN DARI RUMPUT LAUT COKLAT (Sargassum sp.) DAN RUMPUT LAUT MERAH (Eucheuma cottoni) SEBAGAI MATERIAL DRUG RELEASE SKRIPSI
M. YUNUS ANIS DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2016
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.
Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga. iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas kehadirat Allah SWT karena dengan limpahan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan penelitian skripsi dengan judul Pembuatan dan “
Karakterisasi Komposit Sodium Alginat-Karaginan dari Rumput Laut Coklat (Sargassum sp.) dan Rumput Laut Merah (Eucheuma cottoni) sebagai Material
Drug Release ”. Penelitian ini dilakukan untuk memenuhi persyaratan kelulusan dalam menempuh pendidikan S1-Kimia di Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga.
Pe nelitian ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu,
dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Ibu Siti Wafiroh, S.Si., M.Si. selaku dosen pembimbing I yang selalu memberikan bimbingan dan nasehat selama penelitian.
2. Ahmadi Jaya Permana, S.Si.,M.Si. selaku dosen pembimbing II yang Bapak
selalu memberikan saran, nasehat, dan motivasi selama penulis menempuh studi S1-Kimia di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.
3. Bapak Dr. Purkan, M. Si selaku ketua Departemen Kimia Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Airlangga atas saran, nasehat, dan motivasinya selama ini.
4. Seluruh staf pengajar dan laboran Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga atas ilmu, bimbingan, dan saran yang telah diberikan.
v
5. Kedua orang tua, teman dan semua keluarga yang selalu memberikan doa, semangat, dan dukungan moral kepada penulis selama ini.
Penulis menyadari masih banyak kelemahan pada penelitian ini, sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak untuk perbaikan dalam penelitian selanjutnya. Penulis berharap penelitian ini dapat bermanfaat dalam memperkaya khasanah ilmu pengetahuan. Selain itu, juga dapat dijadikan sebagai salah satu sumber referensi dalam penelitian selanjutnya.
Surabaya, Januari 2016 Penulis, M. Yunus Anis
vi
Anis, M.Y., 2016, Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Sodium Alginat- Karaginan dari Rumput Laut Coklat (Sargassum sp.) dan Rumput Laut Merah (Eucheuma cottoni) Sebagai Material Drug Release, Skripsi, dibawah bimbingan Siti Wafiroh, S.Si, M.Si dan Ahmadi Jaya Permana, S.Si, M.Si, Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya ABSTRAK
Saat ini material drug release berupa kapsul mengalami perkembangan yang sangat pesat. Kapsul komersil dengan matriks gelatin merupakan jenis kapsul yang banyak digunakan. Namun, kapsul ini mudah mengalami cracking dan dapat menyebabkan efek samping obat. Oleh karena itu, pengembangan material drug
release dengan ketahanan yang lebih baik diperlukan, salah satunya kapsul dari
komposit sodium alginat-karaginan. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat dan mengkarakterisasi kapsul dari komposit sodium alginat-karaginan. Sodium alginat dan karaginan diisolasi dari rumput laut jenis Sargassum sp.dan Eucheuma
cottoni . Metode yang digunakan dalam isolasi sodium alginat dan karaginan
adalah maserasi jalur asam alginat dan maserasi dalam akuades. Kedua biomaterial hasil isolasi dikompositkan dalam bentuk kapsul dengan variasi perbandingan karaginan terhadap sodium alginat 4:0; 3:1; 2:1; dan 2:2. Karakterisasi yang dilakukan meliputi uji tarik, uji swelling air, dan uji desolusi. Berdasarkan karakterisasi tersebut, komposisi 2:1 memiliki kinerja yang paling
2
baik dengan nilai modulus young sebesar 20.691,274 N/m , nilai swelling air sebesar 125,36% dan persentase obat yang terdistribusi dalam waktu 1 jam sebesar 42,795%. Dengan demikian, kapsul dari komposit sodium alginat- karaginan dapat digunakan sebagai material drug release.
Kata Kunci : Sodium Alginat, Karaginan, Material Drug Release, Kapsul
vii
Anis, M.Y., 2016, Synthesis and Characterization Sodium alginate- Carrageenan Composite from Brown Algae (Sargassum sp.) and Red Algae (Eucheuma cottoni) As Drug Release Material, Thesis, Guided by Siti Wafiroh, S.Si, M.Si and Ahmadi Jaya Permana, S.Si, M.Si, Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Airlangga University, Surabaya ABSTRACT
Recent year, drug release material in the form of capsule had been developed so fast. Commercial capsule with gelatin matrix is often consumed. But, this capsule is easy to crack and cause the side effect of drug. So that, more drug release material developments is so needed. One of them is capsule from sodium alginate-carrageenan composite. The purpose of this research is to synthesize and characterize sodium alginate-carrageenan composite as drug release material. Sodium alginate and carrageenan are isolated from Sargassum
sp. and Eucheuma cottoni. The methods are maseration by alginate acid way and
maseration by water. These biomaterials is composed to be capsule with ratio variations of carrageenan to sodium alginate 4:0; 3:1; 2:1; dan 2:2. The characterizations are tensile test, water swelling test, and dissolution test. By this characterizations, the ratio 2:1 is the best one with modulus young value
2
20.691,274 N/m , water swelling level 125,36%, and release 42,795% of drug in an hour. Based on this research, sodium alginate-carrageenan composite is able to be a good drug release material.
Key Note : Sodium Alginate, Carrageenan, Drug Release Material, Capsule
viii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i LEMBAR PERNYATAAN ........................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI .................................... iv KATA PENGANTAR .................................................................................... v ABSTRAK ...................................................................................................... vii ABSTRACT .................................................................................................... viii SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................... ix DAFTAR ISI ................................................................................................... x DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 4
1.3 Tujuan ..................................................................................................... 4
1.4 Manfaat ..................................................................................................... 4
BAB II KERANGKA KONSEPTUAL ....................................................... 6
2.1 Material Drug Release ............................................................................... 6
2.2 Sodium Alginat dan Karaginan pada Rumput Laut .................................. 10
2.3 Crosslink pada Material Drug Release ...................................................... 14
2.4 Metode Pembuatan Kapsul ........................................................................ 17
2.5 Prinsip Kerja Material Drug release .......................................................... 17
2.6 Karakterisasi Material Drug Release ......................................................... 18
2.6.1 Fourier Transformed Infra Red (FTIR) ............................................ 18
2.6.2 Scanning Electron Microscopy ( SEM) ............................................... 19
2.6.3 Penentuan berat molekul ................................................................... 20
2.6.4 Uji swelling air .................................................................................. 21
2.6.5 Uji tarik ............................................................................................... 21
2.6.6 Uji desolusi ......................................................................................... 22
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................... 24
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .................................................................... 24
3.2 Bahan dan Alat Penelitian .......................................................................... 24
3.2.1 Bahan penelitian ................................................................................. 24
3.2.2 Alat-alat penelitian ............................................................................. 25
3.3 Diagram Alir Penelitian ............................................................................. 26
x
xi
4.2 Hasil Ekstraksi Karaginan dari Eucheuma cottoni ......................................... 37
5.2 Saran ............................................................................................................... 56
5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 56
BAB V KASIMPULAN DAN SARAN
4.5.4 Hasil uji SEM .......................................................................................... 54
4.5.3 Hasil uji FTIR .......................................................................................... 52
4.5.2 Hasil uji desolusi ..................................................................................... 51
4.5.1.2 Hasil uji swelling air ........................................................................ 49
4.5.1.1 Hasil uji tarik ................................................................................... 46
4.5.1 Hasil uji mekanik ..................................................................................... 46
4.5 Hasil Karakterisasi Komposit Sodium Alginat-Karaginan ............................. 46
4.4 Hasil Pembuatan Komposit Sodium Alginat-Karaginan ................................ 43
4.3.2 Hasil penentuan gugus fungsi dengan FTIR ........................................... 40
4.3.1 Penentuan berat molekul ......................................................................... 38
4.3 Hasil Karakterisasi Sodium Alginat dan Karaginan ....................................... 38
4.1 Hasil Sintesis Sodium Alginat dari Sargassum sp. ......................................... 33
3.4 Prosedur Penelitian..................................................................................... 27
3.4.4.2 Penentuan gugus fungsi dengan FTIR ............................................ 30
3.4.1 Preparasi reagen ................................................................................. 27
3.4.2 Isolasi sodium alginat dari Sargassum sp........................................... 28
3.4.3 Isoalsi karaginan dari Eucheuma cottoni
……………………………….. 29
3.4.4 Karakterisasi sodium alginat dan karaginan ......................................... 29
3.4.4.1 Penentuan berat molekul.................................................................. 29
3.4.5 Pembuatan komposit sodium alginat-karaginan ...................................... 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 33
3.4.6 Karakterisasi komposit alginat-karaginan ............................................... 31
3.4.6.1 Uji mekanik ..................................................................................... 31
3.4.6.1.1 Uji swelling air .................................................................... 31
3.4.6.1.2 Uji tarik ............................................................................... 31
3.4.6.2 Uji desolusi ............................................................................. 32
3.4.6.3 Uji SEM.................................................................................. 32
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 58 LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL Nomor Judul Tabel Halaman
2.1 Karakteristik sodium alginat ................................................................ 12
2.2 Unit-unit monomer fraksi karaginan .................................................... 13
4.1 Data spektra FTIR sodium alginat ....................................................... 41
4.2 Data spektra FTIR karaginan ............................................................... 43
4.3 Karakteristik cangkang kapsul pada masing-masing komposisi .......... 45
4.4 Hasil uji FTIR komposit sodium alginat-karaginan ............................. 53
DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Gambar Halaman
2.1 Modifikasi karaginan menjadi PAAM-g-CG ..........................................7
2.2
11 Rumput laut coklat ..................................................................................
2.3 Struktur kimia sodium alginat .................................................................12 2.4 .................................................................................13
Tipe-tipe karaginan
2.5
15 Struktur kimia genipin .............................................................................
2.6
..............................16
Struktur kimia N,N’-metilen-bis-akrilamida (MBA)
2.7 Struktur kimia sodium tripoliphosphat (STPP) .......................................16
4.1 Persamaan reaksi kimia pada proses demineralisasi ...............................34
4.2
2 CO 3 oleh HCl ......................................34
Persamaan reaksi netralisasi Na
4.3 Pembentukan gel asam alginat dari sodium alginat ................................35
4.4 Reaksi delignifikasi oleh NaOCl .............................................................36
4.5 Sodium alginat hasil isolasi .....................................................................36
4.6 Pembentukan karaginan iota dari prekursornya ......................................37
4.7 Karaginan hasil isolasi ............................................................................38
4.8 Viskositas reduksi sodium alginat pada berbagai konsentrasi ................39
4.9 Viskositas reduksi karaginan pada berbagai konsentrasi ........................40
4.10 Spektra FTIR sodium alginat hasil isolasi dari Sargassum sp ................42
4.11 Spektra FTIR karaginan hasil isolasi dari Eucheuma cottoni .................43
4.12 Kapsul sodium alginat-karaginan hasil penelitian...................................45
4.13 Alat Autograph ........................................................................................46
4.14 Nilai stress membran pada masing-masing komposisi ...........................47
4.15 Nilai strain membran pada masing-masing komposisi ...........................48
4.16 Nilai Modulus Young membran pada masing-masing komposisi ...........49
4.17 Persen swelling air membran pada masing-masing komposisi ...............50
4.18 Hasil uji desolusi kapsul hasil sintesis dibandingkan dengan kapsul komersil ...................................................................................................52
4.19 Hasil uji FTIR komposit ..........................................................................53
4.20 Hasil uji SEM membran hasil sintesis .....................................................54
4.21 Morfologi permukaan material drug release komersil............................54 xiii